以太⽹帧结构解析课堂内外创新作文>氢键受体
由于需要做⼀个分析⽹卡接收的数据包的Project，需要了解以太⽹帧结构并解析，发现有很多内容从⼀般⽹络⽅⾯的知识是不够的，因此查阅了相关资料再此做⼀个记录以备忘。 以太⽹是⽬前最流⾏的有线的局域⽹技术，特别是上世纪九⼗年后发展的交换式局域⽹增加了有效数据速率，同时集线器和交换机等普通且便宜的硬件更助长了其普及程度。以太⽹的数据帧格式如下图所⽰：
数据字段：在交换式以太⽹中，⼀台主机向局域⽹中的另⼀台主机发送⼀个IP数据报，这个数据报封装在以太⽹帧结构中作为其有效载荷，以太⽹的最⼤传输单元（MTU）是1500字节，也就是限制了⼀个IP数据报最⼤为1500字节，如果超过1500字节，就要启⽤IP协议的分⽚策略进⾏传输。同时，数据字段最 ⼩长度为46字节，如果不够必须要填充到46字节。如IP数据报和填充部分会被⽹络层利⽤IP数据报⾸部的长度字段去除相关填充。
MAC地址字段：6个字节共128位的MAC物理地址，⽤于标识局域⽹中的每个主机，⽬的MAC可以是某个机器的物理地址，也可以是FF-FF-FF-FF-FF-FF⼴播MAC地址。
前同步码：前7字节都是10101010，最后⼀个字节是10101011。⽤于将发送⽅与接收⽅的时钟进⾏同步，主要是有不同的以太⽹类型，同时发送接收速率也不会完全精确的帧速率传输，因此需要在传输之前进⾏时钟同步。
CRC：循环冗余校验，⽤来让接收⽅的⽹卡适配器检查接收的到数据帧是否有错误，是否有⽐特翻转引⼊差错，如果引⼊了差错就会丢弃，这是⽹卡适配器直接从硬件响应的。此字段是发送⽅发送时由适配器从该帧中除了前同步码之外的其他⽐特进⾏映射计算获得。
孔明棋类型字段：这是⽹络协议分层设计减⼩耦合度的精⼼设计，这允许以太⽹多路复⽤⽹络层协议，可以⽀持除了IP协议之外的其他不同⽹络层协议，或者是承载在以太⽹帧⾥的协议（如ARP协议）。接收⽅根据此字段进⾏多路分解，从⽽达到解析以太⽹帧的⽬的，将数据字段交给对应的上层⽹络层协议，这样就完成了以太⽹作为数据链路层协议的⼯作。
通过上述分析，可以看出，前同步码由⽹卡适配器接收帧时同步时钟使⽤，不会再接收⽅显⽰，CRC字段⽤来校验帧，如果校验不合格就丢弃了，只有合格的数据帧才会被⽹卡接收，故CRC字段也不⽤管理。因此解析以太⽹数据帧的关键就是获取类型字段，然后根据类型字段将数据字段的数据交给上层协议进⾏处理。同时保存下⽬的MAC地址和源MAC地址，以供后续其他使⽤。
根据 IEEE802.3，以太⽹类型字段（EtherType 字段）是两个⼋字节的字段。在量化评估中，字段中的第⼀个⼋位字节是最重要的。⽽当字段值⼤于等于⼗进制值 1536（即⼗六进制为 0600）时， EtherType 字段表⽰为 MAC 客户机协议（EtherType 解释）的种类。该类字段值取⾃ IEEE EtherType 字段寄存器。EtherType 字段是个极限空间，因此其分配是有限的。只有开发新的数据传输协议的⼈员需要使⽤ EtherType 字段，⽽不管他们实际上是否真正⽣产任何设备。IEEE RAC EtherType 字段批准权威机构负责检查和批准。具体详细定义如下：
以太类型值(16进制)对应协议
0x0000 - 0x05DC IEEE 802.3 长度
0x0101 – 0x01FF实验
0x0600 XEROX NS IDP
0x0660 0x0661DLOG
0x0800⽹际协议（IP）
0x0801 X.75 Internet
0x0802 NBS Internet
0x0803 ECMA Internet
0x0804 Chaosnet
界面张力
0x0805 X.25 Level 3
0x0806地址解析协议（ARP ： Address Resolution Protocol）
0x0808 帧中继 ARP （Frame Relay ARP） [RFC1701]
0x6559 原始帧中继（Raw Frame Relay） [RFC1701]
0x8035动态 DARP （DRARP：Dynamic RARP）反向地址解析协议（RARP：Reverse Address Resolution Protocol）
0x8037Novell Netware IPX
0x809BEtherTalk
0x80D5 IBM SNA Services over Ethernet
0x80F3AppleTalk 地址解析协议（AARP：AppleTalk Address Resolution Protocol）
0x8100 以太⽹⾃动保护开关（EAPS：Ethernet Automatic Protection Switching）
0x8137 因特⽹包交换（IPX：Internet Packet Exchange）
0x814C 简单⽹络管理协议（SNMP：Simple Network Management Protocol）
0x86DD⽹际协议v6（IPv6，Internet Protocol version 6）
0x8809 OAM
⼏个重要字段的含义如下：
Dest addr：以太⽹OAM报⽂的⽬的MAC地址，为组播MAC地址0180c2000002。 Source addr：以太⽹OAM报⽂的源MAC地址，为发送端的桥MAC地址，该地址是⼀个单播MAC地址。
Type：以太⽹OAM报⽂的协议类型，为0x8809。
Subtype：以太⽹OAM报⽂的协议⼦类型，为0x03。
Flags：Flags域，包含了以太⽹OAM实体的状态信息。
Code：本字段指明了OAMPDU的报⽂类型。0x00表⽰Information OAMPDU、0x01表⽰Event Notification OAMPDU、0x04表⽰Loopback Control OAMPDU。 以下是⼏种常⽤的OAMPDU报⽂的作⽤： Information OAMPDU
Information OAMPDU报⽂⽤于将以太⽹OAM实体的状态信息（包括本地信息、远端信息和⾃定义信息）发给远端的以太⽹OAM实体，保持以太⽹OAM连接。 Event
Notification OAMPDU Event Notification OAMPDU（事件通知OAMPDU）报⽂⼀般⽤于链路监控，是⽤于对连接本端和远端以太⽹OAM实体的链路发⽣的故障进⾏告警。 Loopback Control OAMPDU
Loopback Control OAMPDU（环路控制OAMPDU）报⽂主要⽤于远端环回控制，环回控制OAMPDU报⽂⽤来控制远端设备的OAM环回状态，该报⽂中带有使能或去使能环回功能的信息，根据该信息开启或关闭远端环回功能。
0x880B点对点协议（PPP：Point-to-Point Protocol）
0x880C 通⽤交换管理协议（GSMP：General Switch Management Protocol）
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0x8847 多协议标签交换（单播） MPLS：Multi-Protocol Label Switching <unicast>）
0x8848 多协议标签交换（组播）（MPLS, Multi-Protocol Label Switching <multicast>）
0x8863 以太⽹上的 PPP（发现阶段）（PPPoE：PPP Over Ethernet <Discovery Stage>）
0x8864 以太⽹上的 PPP（PPP 会话阶段） （PPPoE，PPP Over Ethernet<PPP Session Stage>）
0x88BB 轻量级访问点协议（LWAPP：Light Weight Access Point Protocol） 0x88CC 链接层发现协议（LLDP：Link Layer Discovery Protocol）
0x8E88 局域⽹上的 EAP（EAPOL：EAP over LAN）
0x9000 配置测试协议（Loopback）
0x9100 VLAN 标签协议标识符（VLAN Tag Protocol Identifier）
0x9200 VLAN 标签协议标识符（VLAN Tag Protocol Identifier）
0xFFFF 保留
对于常⽤的以太⽹承载的协议和功能被标注出来了，只需要通过判断这个类型字段就可以解析以太⽹数据帧并交由上层协议进⼀步处理了。下⾯是在抓取到⽹卡适配器的数据帧后进⾏解析的代码，按照上述规范⽐较简单。
/// <summary>
/// Define the Ethernet packet to parse the caught packet
/// </summary>
public class EthernetParket
{
public string DstMAC = "";
public string SrcMAC = "";
public string Type = "";
积雪苷public byte[] Data;
public EthernetParket(byte[] rawFrame)
{
if (rawFrame.Length < 46 || rawFrame.Length > 1500)
{
throw new Exception("Frame too short!");
}
//Set the Destination MAC and Source MAC
DstMAC = Util.JoinByteArr(Util.SubByteArr(rawFrame, 0, 6), "-");
SrcMAC = Util.JoinByteArr(Util.SubByteArr(rawFrame, 6, 6), "-");
//Set the upper layer protocal type
Type = rawFrame[12].ToString("X2") + rawFrame[13].ToString("X2");
/
/Set the upper layer data
Data = Util.SubByteArr(rawFrame, 14);
}
}
/// <summary>
/// The most common used function to parse raw byte data
/// Defined as static class and method for the performance
/// </summary>
public static class Util
{
public static byte[] SubByteArr(byte[] arr, int start, uint count = 0)
{
int s = start;
uint e = 0;
int len = arr.Length;
if (start < 0)
{
s = len + start;
}
count = 0 == count ? (uint)(len - s) : count;
e = (uint)s + count;
byte[] a = new byte[count];
for (int i = s, j = 0; i < e; i++, j++)
{
a[j] = arr[i];
}
return a;
}
}
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